עתיד אמצעי אחסון ב-Enterprise

הערה
מאמר זה מדבר על הדיסקים/כוננים המשמשים לאחסון ולא על פתרונות כמו NAS/SAN וכו'.

מבחינת דיסקים/כוננים קשיחים, אנחנו נמצאים בתקופה מאוד מעניינת. ב-15 שנים האחרונות היו שינויים בתחום זה, אך לא שינויים כה מהותיים. רוב החברות בעשור האחרון השתמשו בכונני SAS (ולפני כן SCSI לגרסאותיו) בשרתים, וההתקדמות בכל הקשור לתחום הכוננים המגנטיים – היתה מועטה. היתה קפיצת מהירות סיבוב לדקה מ-10K ל-15K, היו הכפלות כמות אחסון (144G ל-300G ברוטו, 300 ל-600 ומשם ל-900) ופה ושם ראינו גם "נגיעות" של יצרניות הדיסקים בהטמעת פתרון Cache קטן כלשהו בדיסקים.

מבחינת כוננים מבוססי טכנולוגיית Flash, ראינו התפתחות ממצב של "1 ביט בתא" (SLC) ל-2 ביטים ויותר בתא (MLC) (היתה גם קפיצה ל-TLC – של 3 ביטים בתא, אולם הם היו מיועדים לשימוש ביתי/דסקטופ) וגם קומבינציות שיותר מתאימות ל-Corporate כמו eMLC, ואפשר לקרוא על כך בקצרה כאן.

אחד הדברים שחברות רצו בכל הקשור לדיסקים מגנטיים – היו גדלים יותר רציניים. זה נחמד שיש גדלים כמו 150 או 300 ג'יגה, אבל במחשב שלך יושב לו בנחת דיסק של 2-4 טרהבייט. הוא בהחלט לא מתאים ל-Enterprise והיצרניות החלו לקבל שאלות לגבי דיסקים גדולים ב-Enterprise. מכיוון שאי אפשר להכניס פלטות כמו שיש דיסקים של דסקטופ ל-Enterprise SAS ולהאיץ את מהירות הסביבוב ל-15K, הגו היצרניות סטנדרט חדש שנקרא Nearline Storage SAS ובקיצור: NL-SAS.

מהו NL-SAS? אלו דיסקים SATA שמיוצרים בטכנולוגיה שונה במעט מטכנולוגיית הדיסקים לדסקטופ, אך הבקר שיש לאותו דיסק הוא בקר SAS, כך שדברים כמו Command Queue, ערוץ תעבורה כפול ועוד יתרונות שיש ל-SAS – קיימים לדיסקים הללו, אך האמינות שלהם אינה כמו האמינות של דיסקים SAS "אמיתיים" (תוכלו לקרוא על כך יותר כאן). אז נכון, יש פחות אמינות מבחינת שגיאות כתיבה וטיפול בהן בהשוואה ל-SAS, ואין מהירות של 15K סיבובים לשניה (יש דיסקים SATA עם מהירות 10K, אגב, והם יקרים), אבל מצד שני – יש הרבה יותר שטח אחסון בדיסק.

בחזרה לטכנולוגיות Flash: כונני ה-SSD ל-Enterprise היו בהתחלה קצת מוזרים לעיכול בהתחלה: כמות הכתיבות ל-SSD היתה הרבה יותר קטנה מדיסק מכני, ואורך החיים בהתחלה לא היה סיבה לגאווה (שוב, בהשוואה לכוננים המגנטיים הותיקים), אך יחד עם המגבלות הללו, הכוננים הללו הצליחו לתת משהו אחד שכוננים מגנטיים לא נתנו – ביצועים יותר גבוהים. עם הזמן חברות כמו אינטל, מיקרון, סאנדיסק, סמסונג ואחרות פיתחו בקרים פנימיים לכונני ה-SSD שפתרו את הבעיות הללו: הכתיבה היתה מתבצעת במרוכז ע"י הבקר, מחיקת נתונים היתה יותר מתוחכמת (בהשוואה לבקר פנימי של כונן דיסקים מגנטי) עד שהגענו למצב שכונן SSD שנמכר בשנים האחרונות ל-Enterprise יכול לחיות בכבוד לא מעט שנים עם ביצועים מכובדים (יחסית, יחסית).

טכנולוגיות ה-SSD הלכו והתפתחו יותר ויותר. מהירות ה-SAS (של 6 ג'יגהביט בשניה) נהפכה לצוואר בקבוק ואז הגיעה טכנולוגיית ה-SAS במהירות 12 ג'יגהביט. אם היינו חיים בעולם של דיסקים מגנטיים בלבד, הסטנדרט הזה היה נשאר למספר שנים, אך הסטנדרט הנ"ל לא מחזיק מעמד והיצרנים החלו לפנות לפתרון אחר: ערוץ ה-PCIe X4 (ברוב המקרים הכרטיס הוא בחיבור פיזי של PCIe X8 שהוא יותר סטנדרטי) והכונן כפי שהכרנו אותו הפך לכרטיס PCIe ומכיוון שהחיבור ב-PCIe הוא הרבה יותר מהיר מ-SAS (עם Latency מאוד נמוך), מהירות הכתיבה והקריאה זינקה בפראות למהירויות בג'יגהבייטים, אך אז צצה בעיה אחרת: כמה כרטיסים אתה יכול להכניס בשרת 1U? אולי 2 במקרה הטוב, ואולי 3-4 בשרתי 2U.

NVM_Express_logoהיה צריך פתרון אחר והוא הגיע. הפתרון הוא NVME. טכנולוגיית ה-NVMe בעצם "מורידה" את הפתרון מהצורך ב-Slot פיזי של PCIe ומעבירה אותו בחיבור חוטי על בקר MVNe שיושב בכונן עצמו.

Samsung-XS1715-1.6GB-NVMe-SSD-Connectorכך נראה חיבור NVMe (בתמונה מימין) בכונן של סמסונג בדגם XS1715. כפי שאתם יכולים לראות, מדובר בחיבור שונה לחלוטין מ-SAS או SATA. זהו חיבור בסטנדרט חדש שנקרא SFF-8639 (הוא דומה מאוד לחיבור SFF-8482). היתרונות של חיבור כזה הוא שהוא תואם אחורה ל-SAS ול-SATA והוא משתמש בכל הפינים ה"מיותרים" למימוש חיבור PCIe. (כמובן שיש צורך בכך שלוח האם ידע לתמוך בחיבור SFF-8639). חיבור זה, בשלב זה, יודע לתמוך רק בכונני SSD בתצורה של 2.5 אינטש בעובי 15 מ"מ.

הבה נסתכל על המפרט של ה-XS1715. זהו כונן שמתחרה בדגמים ל-Enterprise כמו של אינטל P3700 או כונן אחר של חברת Micron. להלן הטבלה:

SamsungXS1715-Specs

כפי שאתם יכולים לראות, ה-IOPS, קריאה וכתיבה כאן הם במהירות מטורפת ומה שמאוד חשוב לזכור – מדובר בכונן יחיד כך שיש בהחלט עוד לאן להגיע (לרווחתם של מנהלי שרתי וירטואליזציה, עיבוד וידאו וכו').

מטבע הדברים – אל תצפו למצוא מחירים ברשת (הוא עדיין לא זמין דרך המשווקים), וכאשר הוא יהיה זמין לשיווק, וכשהוא יהיה זמין בשוק – זול הוא לא יהיה.

סמסונג היתה הראשונה להציג כונן עם נתונים מטורפים כאלו, אך המתחרים לא נמצאים מאחור. אינטל תכריז כבר בקרוב על סידרה P3800 (השמועות מדברות כבר על סידרה P4XXX עם שינויים רציניים וכפי הנראה שגם אינטל תרד מגירסת הכרטיסים) שתתן את אותם ביצועים כמו של סמסונג. סאנדיסק ומיקרון גם יוציאו מוצרים עם IOPS פחות או יותר באותה רמה במחצית השניה של השנה ובינתיים מדברים על כך שלקראת סוף השנה נתחיל לראות כוננים בטכנולוגיית NVMe עם IOPS של 7 ספרות. כל הכוננים הנ"ל מגיעים עם כמות אחסון החל מ-300 ג'יגהבייט ועד 3.2 טרהבייט, וזה עוד לפני שאותן חברות מתחילות להכניס את טכנולוגיית יצור צ'יפים בתלת מימד (שכבה על שכבה, סמסונג משווקת כיום לדוגמא את ה-Pro 850 שמיועד לשימוש Semi Enterprise/Workstation ב-32 שכבות, [גירסא הבאה תהיה כבר לפי השמועות – 128 שכבות] מה שיתן גם ביצועים יותר טובים מכונני SSD מבוססים SLC, וגם אין צורך בליטוגרפיה כה נמוכה – מה שסמסונג משתמשת זה 40 ננומטר)

כך שהמירוץ – בעיצומו, ועוד לא דיברנו על פתרון יותר מדהים – פתרונות SSD שיושבים על .. תושבות הזכרון בשרת. (שוב – Latency הרבה יותר נמוך מ-NVMe של משהו כמו 2-3 ננו-שניות).

אז לאן אנחנו מתקדמים בעצם? לפיצול.

מבחינת עלויות/אחסון – כוננים מגנטיים מבוססי SAS במהירות 10-15K סיבובים לשניה יופסקו להיות מיוצרים במהלך השנים הקרובות (לא השנה או השנה הבאה כמובן) מכיוון שלטכנולוגיה הזו אין ממש המשך. אפשר להאריך לה את החיים באופן מלאכותי בכך שהיצרנים יטמיעו Cache יותר גדול, אך בעידן שחברות רוצות שטחי אחסון יותר ויותר גדולים, ה-NL-SAS וגם כונני SATA יתפסו יותר מקום כשמדובר על אחסון שלא מצריך IOPS מטורף (לוגים, ארכיבאות, גיבויים, וידאו בזרימה). כיום המחיר להרים Cluster לצורך אחסון יורד כל הזמן וישנן מספר מערכות בקוד פתוח (וגם קנייניות כמובן) המאפשרות לך לקבל ביצועים טובים במחיר די זול תוך שילוב כונני SSD להאצת גישה, מהם תוכל לייצא החוצה iSCSI או NFS או SMB לשימושי החברה.

מבחינת עלויות/ביצועים (כן, IOPS) התחרות עושה את שלה ולחברות/יצרני Storage יש מגוון אפשרויות חדשות לבנות מערכות שנותנות IOPS גבוה בהתאם לתקציב של הלקוח, החל מ-SAS, המשך ב-NVMe ועד ULLtraDimm, ורובן יאפשרו ללקוח לשלב מודולים שונים כך שאפשר תמיד לגדול ולקבל IOPS יותר גבוה. שילוב טכנולוגיית התלת מימד ביצור רכיבי Flash מוזילה משמעותית את עלות היצור וכמות הצ'יפים שיש צורך בכונן SSD כזה, ואני משער שכבר ב-3 השנים הקרובות נתחיל לראות תחרות רצינית שתתן גם לחברות הקטנות פתרונות IOPS מכובדים.

Comments

comments

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *